É impossível construir uma emissora quântica prática

Partilhar informação quântica da mesma forma que transmitimos programas de televisão ou rádio pode não ser prático – mesmo para esquemas matemáticos que ignoram as limitações impostas pela física quântica.

Há muito que sabemos que as copiadoras quânticas nunca existirão porque as leis da física quântica proíbem qualquer duplicação de informação quântica, uma regra chamada teorema da não clonagem. Mas então os físicos começaram a explorar se poderiam evitar a violação desta lei e ainda distribuir – ou transmitir – cópias de informação quântica para muitos receptores.

Para fazer isso, os pesquisadores tiveram que permitir que a cópia quântica fosse um pouco diferente e adicionar novas etapas de processamento de informações para o receptor. Agora, Zhenhuan Liu da Universidade Tsinghua, na China, e colegas demonstraram que este esquema pode ser altamente impraticável.

“Não existe ‘Ctrl+C’ no mundo quântico”, disse Liu. “Se você deseja enviar informações quânticas para muitos destinatários, não existe um atalho eficiente – basta preparar cópias suficientes e enviá-las a cada destinatário.”

Os pesquisadores se concentraram em um protocolo proposto anteriormente para “transmissão quântica virtual”, no qual a informação é manipulada para que diferentes estados sejam correlacionados entre si, mas não sejam réplicas físicas diretas um do outro. Neste caso, a mensagem enviada a cada destinatário não será uma cópia exata, mas a cópia terá propriedades suficientes para ser útil. Isto é comparável a uma situação em que uma rede de televisão transmite simultaneamente uma série dramática ligeiramente diferente para cada agregado familiar, mas mantém a história, em média, a mesma. Embora esses protocolos definitivamente funcionem, os membros da equipe dizem Xiang Jing Liu na Universidade Nacional de Singapura, os investigadores queriam descobrir se este método era eficiente.

Eles calculam quanto esforço o destinatário deve fazer para que a informação que chega até ele seja útil, mesmo que não seja a mesma. Esta análise matemática levou-os à conclusão de que a transmissão quântica prática pode não existir.

Contraintuitivamente, mesmo esta versão modificada da abordagem de transmissão quântica – semelhante ao envio de um texto em grupo onde todos recebem a mensagem ao mesmo tempo – exigiria mais recursos do que técnicas como escrever cartas individuais para cada destinatário desde o início, disseram os membros da equipe. Yun Long Xiao na Agência de Ciência, Tecnologia e Pesquisa de Cingapura.

“Se o seu único objetivo é simplesmente distribuir estados quânticos entre lugares, acho que olhar para transmissões quânticas virtuais é certamente a abordagem errada”, disse Seok Hyung Lie no Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan, na Coreia do Sul. Ele disse que o protocolo sempre foi concebido como uma investigação das restrições fundamentais dos processos na teoria da informação quântica, e não como uma receita prática para a comunicação quântica.

Paulo Perinotti da Universidade de Pavia, na Itália, disse que o trabalho da equipe é louvável como um empreendimento matemático, mas também argumentou que é improvável que tenha um impacto direto na tecnologia quântica.

No futuro, os pesquisadores também estão interessados ​​em lições teóricas de suas análises atuais. Isso pode nos ajudar a entender quais correlações – seja entre estados quânticos distribuídos no espaço ou enviados um após o outro no tempo – são permitidas e podem ser manipuladas. Xianjing Liu disse que a pesquisa pode ser parte de uma nova estrutura para a compreensão dos processos quânticos, que separa menos tempo e espaço do que as abordagens tradicionais.